1.基于可見光信息的紅外紋理溫度場調(diào)制方法,其特征在于,包括以下步驟:
(1)對可見光遙感圖像的地物區(qū)域進(jìn)行K均值圖像分割,得到不同種類標(biāo)簽的二維局部區(qū)域塊;
(2)根據(jù)二維局部區(qū)域塊的形狀和顏色特征,找出遙感圖像中對應(yīng)的區(qū)域,確定二維局部區(qū)域塊所屬的地物材質(zhì)類型;
(3)將可見光遙感圖像的每個像素灰度值逐一映射到二維局部區(qū)域塊上,并為其所對應(yīng)的材質(zhì)類型依次編號,生成地物材質(zhì)區(qū)域分布圖;
(4)根據(jù)地物材質(zhì)區(qū)域分布圖,利用各地物材質(zhì)區(qū)域的熱物理特征預(yù)測模型,計算各地物材質(zhì)區(qū)域的宏觀溫度,根據(jù)得到的各地物材質(zhì)的溫度對材質(zhì)分布區(qū)域進(jìn)行設(shè)置,生成綜合各種地物材質(zhì)于一體的溫度二維分布圖紋理;
(5)根據(jù)得到的地物材質(zhì)區(qū)域分布圖和小尺度下地物材質(zhì)表面與太陽輻射相互綜合作用不同的特點(diǎn),得到光滑地物材質(zhì)和粗糙地物材質(zhì);
(6)根據(jù)得到的光滑地物材質(zhì)、粗糙地物材質(zhì)和溫度二維分布圖紋理,用光滑材質(zhì)調(diào)制模型調(diào)制光滑地物材質(zhì)類型的溫度分布,用粗糙材質(zhì)調(diào)制模型調(diào)制粗糙地物材質(zhì)類型的溫度分布;
(7)將調(diào)制后的光滑地物材質(zhì)溫度分布與粗糙地物材質(zhì)溫度分布進(jìn)行合成,得到一張具有各類地物材質(zhì)的溫度場紋理,即基于可見光信息的紅外紋理溫度場。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中步驟(4)中計算各地物材質(zhì)區(qū)域的宏觀溫度,按如步驟進(jìn)行:
4a)利用能量熱平衡方程求出滿足熱傳導(dǎo)方程上邊界條件地表平均溫度T0:
其中,αsEsun項(xiàng)為吸收的太陽短波輻射,Mg為地表熱輻射,αs為地表短波吸收率,σ為斯蒂芬-玻爾茲曼常數(shù),εg為物體表面全波段發(fā)射率,λg為介質(zhì)導(dǎo)熱率,εlEsky項(xiàng)是吸收的大氣長波輻射,εl是地表長波發(fā)射率,ρa為近地面空氣密度,CP為空氣定壓比熱,ra為空氣動力學(xué)阻力;Ta為大氣溫度,γ為干濕表常數(shù),es(T0)為地表溫度為T0時的飽和水汽壓,ea為近地面空氣水汽壓;
4b)通過測量得到滿足熱傳導(dǎo)方程的下邊界條件溫度Th;
4c)利用上邊界條件地表平均溫度T0和下邊界溫度Th,求解熱傳導(dǎo)方程得到各地物材質(zhì)區(qū)域隨時間變化的宏觀溫度T(t),熱傳導(dǎo)方程的公式為:
其中,T為絕對溫度,t為時間,C為介質(zhì)熱容量,ρm為材料密度;Z為深度坐標(biāo)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中步驟(5)中根據(jù)小尺度下地物材質(zhì)表面與太陽輻射相互綜合作用不同的特點(diǎn),得到光滑地物材質(zhì)和粗糙地物材質(zhì),按如下步驟進(jìn)行:
首先,根據(jù)小尺度下地物材質(zhì)表面與太陽輻射相互綜合作用的不同特點(diǎn),得到光滑地物材質(zhì)和粗糙地物材質(zhì)對應(yīng)關(guān)系表,表中的光滑材質(zhì)包括道路、跑道、殷實(shí)的土壤、平坦的沙灘、玻璃;粗糙材質(zhì)有林冠,草地,農(nóng)田,崎嶇的山體,森林;
然后,通過關(guān)系表中光滑地物材質(zhì)和粗糙地物材質(zhì)的對應(yīng)關(guān)系,得到光滑材質(zhì)和粗糙材質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法,其中步驟(6)中用光滑材質(zhì)調(diào)制模型調(diào)制光滑地物材質(zhì)類型,利用如下公式進(jìn)行:
其中,T0'(t)為光滑材質(zhì)宏觀溫度值;T1(t)為調(diào)制后光滑材質(zhì)溫度值;k1(t)是光滑材質(zhì)溫度隨短波吸收率變化的梯度參數(shù);αν是光滑材質(zhì)可見光波段的吸收率;是光滑材質(zhì)可見光波段的平均吸收率;k2為將光滑材質(zhì)可見光波段吸收率延拓為短波波段材質(zhì)吸收率的比例因子,范圍為[-10,10]。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中步驟(6)中用粗糙材質(zhì)調(diào)制模型調(diào)制粗糙地物材質(zhì)類型,按如下公式進(jìn)行:
其中,T0"(t)為粗糙材質(zhì)宏觀溫度值;T2(t)為調(diào)制后粗糙材質(zhì)溫度值;k3(t)為材質(zhì)溫度隨直射比例變化的梯度參數(shù);灰度值Gc為分割后的遙感圖像中的粗糙材質(zhì)區(qū)域進(jìn)行灰度化和模糊處理,得到粗糙地物類型每一個像素點(diǎn)灰度值;hν為每個像素點(diǎn)接收太陽輻射能量與太陽完全直射像素點(diǎn)的太陽輻射能量的直射比例;Gtotal_in為太陽完全直射像素點(diǎn)時hν為1時像素點(diǎn)的灰度值,它是某一種粗糙材質(zhì)的最大灰度值;Gtotal_out為像素點(diǎn)全部處于陰影時hν為0時像素點(diǎn)的灰度值,它是某一種粗糙材質(zhì)的最小灰度值;式中是將粗糙材質(zhì)的像素點(diǎn)的值壓縮到0~1,式中的范圍將在[-1/2,1/2]內(nèi),則粗糙材質(zhì)地物類型的直射比例的擾動值在之間,可以通過調(diào)節(jié)kg來改變直射比例的擾動細(xì)節(jié),kg為調(diào)制比例系數(shù),范圍為[-10,10]。